熱處理和乳酸鈣對蛋液起泡性的影響

徐旭東，吳文琪，尹吉帆，柳入銘，姬博紋，彭思琪，馬飛

（合肥工業(yè)大學食品科學與工程學院，安徽合肥230009）

禽蛋產(chǎn)業(yè)是我國畜牧業(yè)的重要組成部分，2016年我國禽蛋產(chǎn)量3 094.9萬噸，同比增長3.09%[1]，在農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和“菜籃子工程”中扮演重要角色。近年來，受禽業(yè)疫病、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理等因素影響，我國蛋品價格指數(shù)呈下降趨勢，2016年僅為94.3，較3年前下降10.87%[1]，直接影響禽蛋產(chǎn)業(yè)發(fā)展與社會經(jīng)濟效益?？梢?，研究禽蛋精深加工技術(shù)對促進禽蛋產(chǎn)業(yè)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級十分關(guān)鍵。

雞蛋具有營養(yǎng)價值豐富、蛋白生物價高、價格低廉等特點，已成為制備動物蛋白飲料及其它制品的理想原料[2-3]。但我國蛋品加工業(yè)起步較晚、關(guān)注力度較弱、生產(chǎn)工藝落后、技術(shù)創(chuàng)新不足，直接影響禽蛋原料利用率及蛋制品購買力，嚴重制約禽蛋產(chǎn)業(yè)發(fā)展[3-4]。起泡性是蛋品加工重點關(guān)注的品質(zhì)特征之一，主要受禽蛋蛋白組成與結(jié)構(gòu)、環(huán)境條件、生產(chǎn)加工工藝等因素影響[5-6]，在蛋品加工品質(zhì)控制中扮演重要角色。因此，探究蛋液起泡性的加工變化規(guī)律對提升蛋品加工技術(shù)十分重要。

蛋清與蛋黃是雞蛋的主要組成部分，均具有較高的熱敏性，其蛋白變性溫度分別為57℃～65℃和65℃～72℃[7-8]，表現(xiàn)出一定的溫度敏感差異。研究表明，熱處理溫度直接影響全雞蛋液的起泡性、乳化性、腥味等功能特性[6，9]，但未見蛋清液與蛋黃液的熱處理改性研究報道。乳酸鈣是一種常用的食品添加劑與營養(yǎng)強化劑，具有水分保持、酸度調(diào)節(jié)、抗氧化等功能，已廣泛用于飲料開發(fā)、果蔬保鮮、肉類加工等領(lǐng)域[10-12]。研究表明，乳酸鈣不僅顯著影響內(nèi)源性酶活與蛋白分子間相互作用，還能改變動物蛋白的理化特性與功能特性[13-15]，表現(xiàn)出明顯的動物蛋白改性功能，為雞蛋液起泡性的調(diào)節(jié)研究提供理論可行性。

以新鮮雞蛋為試驗對象，考察熱處理和乳酸鈣對蛋清液與蛋黃液起泡能力和泡沫穩(wěn)定性的影響，以期為蛋制品加工提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮雞蛋：當?shù)爻?；乳酸鈣（食品級，純度≥98%）：上海申夏生物化工有限公司。

FA/JA型電子分析天平：上海越平科學儀器有限公司；KS-935型手提式打蛋器：廣州市祈和電器有限公司；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市杰瑞爾電器有限公司。

1.2 試驗方法

蛋清液與蛋黃液制備：將新鮮雞蛋清水洗凈后置于4.0%的NaOH溶液中浸泡5 min，取出洗凈擦干；然后破碎，挑出系帶，并將蛋清與蛋黃分離；最后分別將分離后的蛋清與蛋黃混合均勻，形成蛋清液與蛋黃液。

熱處理：取蛋清液與蛋黃液各5份，每份20 mL，分別置于常溫（約25℃）、40、50、60、70℃的水浴條件下15 min，然后進行起泡能力與泡沫穩(wěn)定性檢測，試驗重復(fù)3次。

乳酸鈣處理：取蛋清液與蛋黃液各5份，每份20 mL，分別配置成乳酸鈣濃度為 0、0.04、0.08、0.12、0.16、0.2 mol/L的蛋清溶液與蛋黃溶液，然后進行起泡能力與泡沫穩(wěn)定性檢測，試驗重復(fù)3次。

起泡能力與泡沫穩(wěn)定性測定：參照文獻[16]的方法，并作部分修改。取20mL經(jīng)預(yù)處理后的蛋清液或蛋黃液，以12 000 r/min（打蛋器調(diào)至5檔）的轉(zhuǎn)速攪打1 min，倒入量筒后，將自制的量筒小塞（2.86 g）置于泡沫上方以獲取穩(wěn)定的泡沫參數(shù)，并記錄泡沫體積V1，靜置30min后記錄泡沫體積V2，操作方法如圖1所示。

圖1 起泡能力與泡沫穩(wěn)定性的檢測方法Fig.1 Detection methods for foaming capacity and foam stability

起泡能力和泡沫穩(wěn)定性的計算公式如下：

起泡能力（OR）/%=100×V1/20

泡沫穩(wěn)定性（FS）/%=100×V2/V1

式中：V1為攪打后加入量筒中穩(wěn)定的泡沫體積，mL；V2為靜置30 min后的泡沫體積，mL。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用SAS 9.1軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并繪制出試驗結(jié)果趨勢圖；采用多重比較法分析不同試驗組之間的顯著性差異，顯著水平均取P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理和乳酸鈣對蛋清液與蛋黃液起泡能力的影響

熱處理和乳酸鈣對蛋清液與蛋黃液起泡能力的影響見圖2。

圖2 熱處理和乳酸鈣對蛋清液與蛋黃液起泡能力的影響Fig.2 Effect of heat-treatment and calcium lactate on foaming capacity of egg white liquid and egg yolk liquid

由圖2（A）可知，熱處理溫度對蛋清液與蛋黃液起泡能力的影響存在較大差異，與未熱處理相比，40℃～60℃熱處理顯著增加蛋黃液的起泡能力（P<0.05），其影響程度明顯高于蛋清液；而該溫度條件對蛋清液的起泡能力有顯著降低趨勢，以60℃最為顯著（P<0.05）。由圖2（B）可知，從整體來看，蛋清液起泡能力均高于蛋黃液，且不受乳酸鈣影響；而單獨從蛋清液與蛋黃液來看，與未處理相比，0.08 mol/L乳酸鈣對蛋清液與蛋黃液的起泡能力均有顯著降低作用（P<0.05）。

起泡能力是反映蛋液加工泡沫生成難易程度的重要指標，主要體現(xiàn)兩性蛋白在攪打過程中滯留氣體的能力，不僅取決于蛋白自身的表面界面張力、分子結(jié)構(gòu)柔韌性、表面分子電荷等理化特性，且易受溫度、離子強度、pH值等條件影響[5，17-19]。研究發(fā)現(xiàn)，55℃～60℃熱處理可顯著降低蛋清液的起泡能力，且蛋白呈現(xiàn)聚集現(xiàn)象[16，20]，與本研究結(jié)果類似。在 40℃～60℃熱處理條件下，蛋清液與蛋黃液的起泡能力呈現(xiàn)出相反的變化趨勢，可能與兩者的蛋白數(shù)量、結(jié)構(gòu)、組成等差異性有關(guān)。熱處理全蛋液的研究發(fā)現(xiàn)，較高熱處理溫度可增加蛋白分子的變性聚集程度，產(chǎn)生較多不溶性聚集體，難以吸附于蛋白表面，造成明顯的起泡差異[8，21]，這可能是70℃熱處理引發(fā)蛋清液與蛋黃液起泡能力轉(zhuǎn)折性變化的主要原因。據(jù)報道，0.02 mol/L～0.4 mol/L Ca2+能夠促進蛋白分子發(fā)生交聯(lián)作用，產(chǎn)生黏度較好的彈性蛋白膜，有利于提高蛋白溶液的起泡能力[22]；然而在本研究中，0.08 mol/L乳酸鈣顯著降低蛋清液與蛋黃液的起泡能力，原因可能與該體系中pH值、可溶性蛋白數(shù)量等因素的變化密切相關(guān)[5，23]。

2.2 溫度和乳酸鈣對蛋清液與蛋黃液泡沫穩(wěn)定性的影響

溫度和乳酸鈣對蛋清液與蛋黃液泡沫穩(wěn)定性的影響結(jié)果如圖3所示。

蛋清液的泡沫穩(wěn)定性整體上高于蛋黃液，且不受熱處理與乳酸鈣的影響。從蛋清液來看，與未處理組相比，60℃～70℃熱處理對其泡沫穩(wěn)定性有顯著的降低能力（P<0.05），而乳酸鈣對蛋清液泡沫穩(wěn)定性未產(chǎn)生顯著影響。從蛋黃液來看，與未處理組相比，40℃～70℃熱處理顯著提高蛋黃液的泡沫穩(wěn)定性（P<0.05），而0.04 mol/L～0.12 mol/L和0.2 mol/L乳酸鈣顯著降低蛋黃液的泡沫穩(wěn)定性（P<0.05），顯示出熱處理和乳酸鈣對蛋黃液泡沫穩(wěn)定性的影響呈相反作用。

泡沫穩(wěn)定性是衡量泡沫形成的持久性，常取決于膜液排放、膜破裂、歧化作用等[24]。蛋清液的泡沫穩(wěn)定性整體上高于蛋黃液的原因可能與兩者的蛋白結(jié)構(gòu)、分子量、脂質(zhì)含量等因素有關(guān)。研究認為，蛋液蛋白的聚集程度是影響熱處理蛋液泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素[5]，較高的熱處理溫度會促使蛋液蛋白分子展開，增加蛋白內(nèi)部疏水基團與巰基的暴露程度，加劇內(nèi)源蛋白分子形成非共價聚集體，影響分子間的界面特性與擴散速率，進而降低泡沫穩(wěn)定性[8，25]，這可能是60℃～70℃熱處理降低蛋清液泡沫穩(wěn)定性的主要原因。而與蛋清液的研究結(jié)果相反，40℃～70℃熱處理顯著提高了蛋黃液的泡沫穩(wěn)定性，其可能是由于蛋黃蛋白的熱變性溫度較高（65℃～72℃），在該溫度下未發(fā)生蛋白大量聚集，并且提升水-空氣界面膜的穩(wěn)定性，膜破裂程度降低。盡管Ca2+能夠加強蛋白分子間的交聯(lián)作用，增加起泡性[26]，但對蛋白活性具有一定的抑制能力，可降低蛋白的表面黏度與蛋白膜的剛性[22，27]，進而影響蛋黃液泡沫穩(wěn)定性變化。

3 結(jié)論

蛋清液與蛋黃液是雞蛋的主要組成部分，具有明顯的起泡性差異，前者的起泡能力與泡沫穩(wěn)定性整體高于后者。熱處理顯著提高蛋黃液的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性，而對蛋清液卻表現(xiàn)出顯著的降低能力。乳酸鈣對蛋清液與蛋黃液的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性均有降低作用，其中以蛋黃液泡沫穩(wěn)定性最為顯著。復(fù)雜的雞蛋構(gòu)成體系為蛋品加工品質(zhì)控制提出巨大挑戰(zhàn)，本研究結(jié)果可為未來蛋品加工技術(shù)研究與新產(chǎn)品開發(fā)提供理論參考。